超越石墨烯：一种新的“金属”二维材料——钼烯_2

科学家们引入了一种独特的二维金属材料“钼烯”。钼具有令人印象深刻的耐热性和增强电池性能的潜力，在原子显微镜和光谱学应用中也显示出前景。版权所有:Sahu, t.k.， Kumar, N.， Chahal, S.等，Nat.纳米技术。(2023)， https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2 (CC BY 4.0)

研究人员开发了一种名为“钼烯”的新型二维材料。这种材料由钼原子组成的单原子层，因其特性而引人注目tallic自然。

像石墨烯这样的二维材料显示出迷人的特性，如超导性、非凡的强度和奇异的量子现象。Forschungszentrum j lich的科学家们与来自巴特那印度理工学院和澳大利亚纽卡斯尔大学的合作伙伴一起，现在已经创造出一种具有金属特征的特殊材料。它只由一层钼原子组成，也被称为“钼烯”。

与石墨烯的比较

科学家们成功地制造出了一层只有一个原子层厚的金属钼薄片。这种新材料和石墨烯一样薄，石墨烯可能是最著名的二维材料。后者由碳组成，于2004年首次被分离出来。这一发现引起了极大的关注，因为石墨烯的导电性和导热性远远好于铜，而且比钢的稳定性高出一百倍。与此同时，它非常轻，灵活。由于其特殊的二维结构，石墨烯还表现出一些不寻常的电磁效应，可以在量子技术领域实现突破性的创新。

头发状结构的电子显微镜图像，也被称为“晶须”，其中包含薄的钼层。版权所有:Sahu, t.k.， Kumar, N.， Chahal, S.等，Nat.纳米技术。(2023)， https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2 (CC BY 4.0)

钼烯的独特性

近年来，其他二维材料如磷烯或锗烯也被引入。像钼烯一样，它们表现出一些令人印象深刻的特性，而后者在某些方面仍与其他二维材料不同。“许多二维材料对热敏感，但钼不是。此外，这是第一个可以制备独立层的金属2D材料，”来自Forschungszentrum j lich的Peter grnberg研究所(PGI-7)的Ilia Valov教授解释说。

钼表面的高分辨率电子显微镜图像。版权所有:Sahu, t.k.， Kumar, N.， Chahal, S.等，Nat.纳米技术。(2023)， https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2 (CC BY 4.0)

创建和潜在应用

研究人员利用微波将硫化钼(MoS2)和石墨烯的混合物在3000摄氏度左右的温度下加热到白炽状态，创造出了这种新的二维材料。在微波电场驱动的反应中，精细分支的毛发结构，也被称为“胡须”，形成了锥形的钼层。

在第一次测试中，科学家们已经可以观察到各种有用的特性。“钼烯在机械上非常稳定。例如，它可以用作电极的涂层，使电池更加强大和坚固，”伊利亚·瓦洛夫解释说。研究人员预计，由于其特殊的二维结构，这种材料具有进一步的奇异电子特性，类似于石墨烯。由于它的金属性质，它也有自由移动的电子。它们聚集在钼烯的两侧，这使得这种材料成为加速化学反应的催化剂的有趣候选者。

头发状的钼烯结构(右)在微波(左)中形成。版权所有:Sahu, t.k.， Kumar, N.， Chahal, S. et al, Nat.纳米技术。(2023)， https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2 (CC BY 4.0)

实际实现和协作

通过与巴特那的印度理工学院和澳大利亚纽卡斯尔大学的合作，研究人员已经能够开发出钼的实际科学应用。由于其稳定性和优异的导电性和导热性，它非常适合作为原子力显微镜(AFM)和表面增强拉曼光谱(SERS)的测量尖端。最初的样品记录表明，与现有的尖端材料相比，钼烯具有各种优势，并且由于其薄而平坦的形状，能够提供特别好的保护，防止不必要的干扰信号。

参考文献:由MoS2微波合成钼”，作者:Tumesh Kumar Sahu, Nishant Kumar, Sumit Chahal, Rajkumar Jana, Sumana Paul, Moumita Mukherjee, Amir H. Tavabi, Ayan Datta, Rafal E. Dunin-Borkowski, Ilia Valov, Alpana Nayak和Prashant Kumar, 2023年9月4日，Nature Nanotechnology。DOI: 10.1038 / s41565 - 023 - 01484 - 2